3D打印助模拟心脏手术 中大港大联手降并发风险

撰文: 张善彤
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心脏手术尖端复杂,考验医生“手势”。香港中文大学及香港大学合作,将3D打印技术应用于复杂的心脏手术,率先以食道超声波造影,制作心脏3D模型,是亚洲首创。医生利用此崭新技术,便可以在手术前预先了解病人心脏结构,规划并模拟手术过程,以增加手术安全性、精确度及降低术后出现并发症的风险,年轻的心脏科医生也可借此累积更多经验,才参与实战。去年威尔斯亲王医院成功以此技术为4名病人完成心脏手术,包括3项左心耳封堵术及1项大动脉置换术。团队现正收集更多研究数据及改良技术,期望能加快整个制作过程的速度,并尽快用于临床治疗。

3D模型采用与心脏质感相似的材料,例如PVA凝胶制作。(李泽彤摄)

超声波数据制作心脏模型

人口老化问题日益严重,需要进行心脏介入手术的病人越来越多。中大医学院内科及药物治疗系心脏科助理教授李沛威指出,威院每月平均进行5至6宗左心耳封堵术,及2至3宗大动脉置换术。为提升手术成效和准确性,去年中大与港大医疗团队合作,成功设计出一套将食道3D超声波的影像数据,转换成3D模型影像,并塑造出整个或部分心脏结构的3D矽胶模型。

去年威尔斯亲王医院成功以此技术完成3项左心耳封堵术及1项大动脉置换术,率先运用3D打印技术辅助心血管介入手术,并利用3D超声波数据进行3D制作心脏模型。此技术适用于复杂心脏病、导管修补术、通波仔、开胸等心脏手术。医护人员能于手术前了解清楚患者的心脏结构、规划个人化手术程序,以及模拟手术过程,令医护人员能更精确地将仪器放到目标位置,大大降低出现并发症的风险。

医生可利用3D矽胶模型,预习手术过程。(李泽彤摄)

术前模拟减并发症风险

以往心房颤动病人要进行左心耳封堵术前,医生会用电脑扫描(CT)或磁力共震(MRI)获取病人的医疗影像。李沛威指出,CT和MRI虽较超声波造影清晰,但价钱昂贵得多。而食道超声波影像准确度不低于CT和MRI,因此以食道超声波获取影像较符合经济效益。以往未有3D打印技术之前,医生只能透过食道超声波及手术中注射显影剂制作心脏影像,再凭经验决定仪器的大小、放置角度等问题。医生有机会在手术期间尝试多于一次,才能确认仪器放置在心脏的最佳位置和最适合大小,过程中或增加刺穿血管、流血等并发症的机会。

香港中文大学医学院内科及药物治疗学系心脏科名誉临床助理教授张诚谦引用外国例子补充,以往接受传统的左心耳封堵术病人当中,约三分之一仍出现物质渗漏情况,日后或增加中风危机。而威院去年进行的58宗手术中,亦有5%的病人在术后出现1至3毫米的渗漏。去年威院3名使用3D打印技术的左心耳封堵术病人,则全部没有出现并发症和渗漏情况。

现时,3D打印技术应用于复杂心脏手术的发展尚未成熟,中大及港大团队正筹集研究经费,以改良有关技术。团队于短期内将推出前瞻性计划,收集更多数据,期望尽快将技术用于临床治疗。